[发明专利]一种无人机的抗干扰实时数据采样系统

说明书

技术领域：

本发明属于智能控制领域，具体地说是用于无人机的数据采样系统。

背景技术：

无人机数据系统，是利用嵌入式智能控制技术、无线通讯技术为无人机设计的数据采样系统，该系统可适用于各种微小型无人机在各种姿态飞行状态下的精确数据采样，并确保数据采样的抗干扰性和实时性。

对微小型无人机的传统遥控方式见图3，包括：中央处理单元、遥控接收机、无人机舵机、无线遥控器、地面控制计算机，其特点是只采用一个遥控接收机，中央处理单元和无人机的舵机都直接与这一个遥控接收机相连接，中央处理单元采样遥控接收机的PWM信号，无人机的舵机接收遥控接收机的PWM信号用以控制无人机的飞行姿态。这样连接的缺点是中央处理单元和无人机的舵机同时和遥控接收机相连接，会使得中央处理单元和舵机形成串扰，导致两者所得到的数据都不精确。

现有技术对于遥控接收机PWM信号的采样方式，有图4所示的方案，包括遥控接收机、无人机舵机、无线遥控器、地面控制计算机和信号转换电路，其特点是将无线遥控器发送控制指令到遥控接收机，产生PWM信号控制无人机舵机，同时，无线遥控器通过信号转换电路生成PWM信号，并通过信号转换电路直接将此PWM信号传送到地面控制计算机，作为无人机舵机的PWM信号进行存储和使用。此方式的优点是在对PWM信号的采样过程中，节省使用了中央处理单元和无线通讯单元，但其缺点是增加了信号转换电路，同时由于信号转换电路所产生的PWM信号和无人机舵机的PWM信号不完全一致，导致采样得到的数据并不精确。

发明内容：

为了解决现有技术的问题，本发明的目的是通过地面控制中心对无人机的实时控制，以达到对在各种飞行姿态下对无人机的舵机进行精确数据采样的目的。通过对无人机的姿态信息和舵机PWM信号的精确采样，在所采样的数据进一步可以用于对无人机进行数学建模，从而实现自主飞行控制，为此本发明为微小型无人机提供一种可实现抗干扰实时数据采样系统。

为了实现所述目的，本发明无人机的抗干扰实时数据采样系统含有：中央处理单元、惯性测量单元、无线通讯单元、无线遥控单元、地面控制计算机和无人机舵机；

中央处理单元和惯性测量单元固定于无人机的机体上；

中央处理单元分别与惯性测量单元、无线遥控单元和无线通讯单元电气连接，其中：

中央处理单元与惯性测量单元连接，中央处理单元接收惯性测量单元测量的无人机的飞行姿态信息；

中央处理单元与无线遥控单元连接，用于接收无线遥控单元的PWM信号；

中央处理单元与无线通讯单元的连接，用于向无线通讯单元发送无人机的姿态信息和PWM信号，并接收无线通讯单元发送的控制信息；

地面控制计算机与无线通讯单元电气连接，用于接收无线通讯单元的所返回的无人机姿态信息和PWM信号；

无线通讯单元接收地面控制计算机发送的控制信息，并将控制信息传送到中央处理单元用以控制中央处理单元的数据采样；

无人机的舵机与无线遥控单元连接，接收无线遥控单元的PWM信号，PWM信号控制舵机转动相应的角度，舵机将角度信息转换成电压值，反馈给无线通讯单元，形成闭环控制。

根据本发明的实施例，所述中央处理单元采用嵌入式控制单元或采用数字信号处理器DSP。

根据本发明的实施例，所述嵌入式控制单元采用嵌入式ARM9处理器进行数据采样，是由地面控制计算机通过无线通讯单元向嵌入式控制单元发送控制信息，用以控制嵌入式控制单元开始进行数据采样或者停止数据采样，确保数据采样系统的实时性。

根据本发明的实施例，所述惯性测量单元使用IMU集成电子罗盘或采用垂直陀螺。

根据本发明的实施例，所述无线通讯单元由一对无线通讯模块组成，其中：

第一无线通讯模块固定在无人机的机体上，与中央处理单元相连接，负责将中央处理单元所采样的无人机姿态信息和PWM信号发送到第二无线通讯模块，同时接收由第二无线通讯模块所传送过来的地面控制计算机的控制指令；

第二无线通讯模块与地面控制计算机相连接，负责接收由第一无线通讯模块所返回的无人机姿态信息和PWM信号，并将地面控制计算机的控制命令发送到第一无线通讯模块。

根据本发明的实施例，所述无线遥控单元由无线遥控器和遥控接收机组成，其中：

第一遥控接收机与中央处理单元相连接，中央处理单元采样第一遥控接收机的PWM信号；

第二遥控接收机与无人机舵机电气连接，并通过无线链路与无线遥控器相连，其用于接收来自无线遥控器的遥控指令，产生与第一遥控接收机相同的PWM信号，传送到无人机舵机，用以控制无人机的飞行姿态；